Кинематика формирования внутренней сферической поверхности при обработке на станке с ЧПУ
Моделирование погрешностей механической обработки внутренней сферической поверхности на многофункциональном станке с числовым программным управлением и описание путей их уменьшения. Схема фрезерования сферической поверхности заточенным инструментом.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.11.2018 |
| Размер файла | 294,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Кинематика формирования внутренней сферической поверхности при обработке на станке с ЧПУ
В.Г. Гусев
Приведено моделирование погрешностей механической обработки внутренней сферической поверхности на многофункциональном станке с числовым программным управлением и намечены пути их уменьшения.
Ключевые слова: внутренняя сферическая поверхность, фрезерование, погрешность механической обработки, режущий инструмент, формообразование. сферический фрезерование управление
Детали машин, имеющие высокоточные сферические поверхности, используются в машиностроении, медицине, сельском хозяйстве и других областях. Механическая обработка внутренних сферических поверхностей деталей по традиционной технологии ассоциируется со специальным оборудованием, инструментом, совершающим сложные рабочие движения формообразования. Известные способы формообразования сферы во многих случаях не являются оптимальными и не учитывают математических моделей, описывающих образование погрешностей при различных схемах обработки. Сказанное приводит к не обоснованному увеличению числа выполняемых технологических переходов, снижению производительности и повышению себестоимости обработки сферических поверхностей.
Наиболее эффективным способом устранения отмеченных недостатков традиционной технологии является применение современных многофункциональных станков с ЧПУ, которые наряду с гибкостью и мобильностью, характеризуются высокой жесткостью, виброустойчивостью и разрешающей способностью.
Формообразование сферической поверхности при лезвийной обработке на современных станках с ЧПУ может быть реализовано точением или фрезерованием. На основании анализа этих видов механической обработки установлено, что для обработки точных сферических поверхностей целесообразно использовать процесс фрезерования.
Проанализируем процесс формирования внутренней сферической поверхности при снятии припуска фрезой, заточенной по сфере, и определим математические зависимости, определяющие геометрические погрешности обработки. При использовании концевых фрез, режущие лезвия которых заточены по сфере, нежелательной точкой инструмента является ее центр вращения, так как в этой точке возникает нулевая скорость резания.
Нулевых скоростей резания при обработке необходимо избегать и применять фрезерование с линейным контактом инструмента с заготовкой, но для этого необходимо наклонять патрон с инструментом на угол б (рис. 1). В процессе обработки заготовка вращается со скоростью круговой подачи по стрелке , фреза вращается вокруг своей оси (главное движениев направлении стрелки) и перемещается со скоростью подачи в направлениистрелки на величину s из точки О1 в точку О2. В результате указанных рабочих движений на заготовке образуется погрешность в виде неснятого участка металла высотой Д=АВ.
Рис. 1. Схема фрезерования внутренней сферической поверхности инструментом, заточенным по сфере.
Найдем погрешность Д, для этого необходимо определить координаты точек А и О, а затем вычислить искомую величину по формуле:
, (1)
где r - радиус обрабатываемой сферы; ОА - расстояние от центра обрабатываемой сферы до точки А - вершины образованной при обработке неровности. Отрезок ОА прямой линии
, (2)
где xA, zA, xО, zО - абсцисса и аппликата точки А и точки О соответственно.
Для нахождения xA, zA, рассмотрим систему координат xz (рис. 1), за начало которой взята точка О1. Тогда координаты точки О определятся:
Для определения координат точки А необходимо найти уравнения полуокружностей 1 и 2, после чего совместно решить их. Полуокружность 1 описывается уравнением
, (3)
а полуокружность 2 - уравнением
, (4)
где s,n - координаты центра полуокружности 2; R - радиус окружности.
Величина n связана с подачей s и кривизной обрабатываемой поверхности радиусом r. Из рис. 1 следует, что
Величина n определяется формулой:
. (7)
Подставим уравнения (5) и (6) в уравнение 2, получим
.
Значение ОА подставляем в уравнение 1, получаем формулу погрешности обработки внутренней сферической поверхностью при лезвийной обработке фрезой заточенной по сфере радиусом R:
(8)
Проанализируем полученную модель погрешности обработки (8) и построим графики функции:
Д=f(s) при постоянном радиусе обрабатываемой сферы r=50мм, радиусах заточки концевой фрезы R=10; 12; 16мм и изменении величины подачи s (рис. 2);
Д=f(R) при постоянной подаче s=0,2 мм/об, радиусах обрабатываемой поверхности r=30; 40; 50 мм и изменении радиуса режущего инструмента R (рис. 3).
Рис. 2.Влияние подачи s (мм/об) на высоту неровности Д(мм),
при R=10 мм; при R=12 мм; при R=16 мм.
Из графика функции Д=f(s), построенного для различных радиусов заточки режущего инструмента, следует, что при увеличении подачи погрешность обработки увеличивается по кривой второго порядка, что связано с перемещением точки А к центру обрабатываемой сферической поверхности.
Рис. 3. Влияние радиуса заточки фрезы R (мм) на высоту неровности Д (мм),
при r=30 мм; при r=40 мм; при r=50 мм.
Увеличение радиуса заточки режущих лезвий фрезы (функцияД=f(R)) приводит к уменьшению величины погрешности Д, однако исходный радиус r обрабатываемой поверхности заготовки оказывает незначительное влияние на погрешность обработки. По этой причине график функции Д=f(r) не приводится.
На основании полученной модели возможно прогнозирование ожидаемых погрешностей внутренней сферической поверхности, что важно на этапе проектирования технологической операции и, в частности, при выборе станка с ЧПУ, режущего инструмента и режима фрезерования. Разработанная методика определения погрешности применима не только для процесса фрезерования внутренней сферической поверхности, но и для ее обработки точением, что делает модель более универсальной.
Для уменьшения погрешностей обработки внутренней сферической поверхности необходимо уменьшать подачу режущего инструмента в направлении осей x, y. Минимальное значение подачи лимитируется разрешающей способностью системы числового программного управления станка, используемого при обработке заготовки. Уменьшение погрешности достигается также выбором концевой фрезы с максимально возможным радиусом заточки режущих лезвий. Концевые фрезы с остро заточенными лезвиями характеризуются значительно большими погрешностями обработки внутренней сферической поверхности, вследствие чего они не рекомендуются к использованию при фрезеровании названных высокоточных поверхностей.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Расчет реверсивного комплектного автоматического электропривода и обоснование замены устаревшей программы управления на станке с числовым программным управлением. Осуществление проверки работоспособности модернизированного электрооборудования станка.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 05.09.2014Разработка технологического процесса механической обработки заглушки. Выбор многофункционального станка с числовым программным управлением. Описание содержания переходов, аппаратных и программных средства системы управления многофункциональным станком.
лабораторная работа [515,0 K], добавлен 12.12.2013Проектирование конструкции внутренней поверхности канала ствола, выбор материала. Маршрут технологического процесса изготовления детали. Метод получения внутренней поверхности детали (с помощью холодного радиального обжатия). Способ получения нарезов.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 05.01.2015Технологическая подготовка управляющей программы для обработки детали на станке с устройством числового программного управления НЦ-31. Эскиз заготовки и обоснование метода её получения. Кодирование режимов обработки и математическая подготовка программы.
курсовая работа [439,5 K], добавлен 19.10.2014Существенные преимущества использования станков с числовым программным управлением. Главные недостатки аналоговых программоносителей. Языки программирования обработки заготовок на станках. Исследование циклов нарезания резьбы и торцевой обработки.
диссертация [2,9 M], добавлен 02.11.2021Общие сведения о станках с числовым программным управлением. Классификация станков по технологическому назначению и функциональным возможностям, их устройство. Оснастка и инструмент для многоцелевых станков. Технологические циклы вариантов обработки.
презентация [267,7 K], добавлен 29.11.2013Выбор инструмента, расчет режимов обработки и разработка управляющей программы для изготовления детали "фланец". Порядок настройки фрезерного станка с числовым программным управлением для изготовления детали. Токарная обработка детали на станке с ЧПУ.
курсовая работа [3,3 M], добавлен 10.07.2014Группы и типы станков с числовым программным управлением, их отличительные признаки и сферы применения, функциональные особенности. Классификация станков по точности, по технологическим признакам и возможностям, их буквенное обозначение на схемах.
реферат [506,2 K], добавлен 21.05.2010Радиальная составляющая силы резания. Определение погрешности выполняемого размера и формы обрабатываемой поверхности при обработке партии заготовок. Расчет размерного износа инструмента. Тепловые деформации станка, заготовок и режущего инструмента.
презентация [1,1 M], добавлен 26.10.2013Технические характеристики, точность и долговечность фрезерных станков. Расчет предельных режимов обработки на станке. Основные преимущества станков. Разработка кинематической схемы привода главного движения. Расчетные нагрузки для привода станка.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 12.12.2011Изготовление детали по рабочему чертежу, измерение штангенциркулем размеров детали. Схема технологических переходов обработки. Определение угла конуса детали с помощью таблиц тригонометрических функций и причин отклонения. Оценку точности обработки.
контрольная работа [219,3 K], добавлен 14.11.2011Проектирование привода главного движения токарно-винторезного станка. Модернизация станка с числовым программным управлением для обработки детали "вал". Расчет технических характеристик станка. Расчеты зубчатых передач, валов, шпинделя, подшипников.
курсовая работа [576,6 K], добавлен 09.03.2013Расчет припусков на механическую обработку и определение размеров заготовки. Структура технологического процесса. Расточка внутренней поверхности. Схема снятия фасок. Расчет режимов, трудоемкости, погрешности и шероховатости механической обработки детали.
курсовая работа [512,1 K], добавлен 23.12.2013Приобретение практических навыков назначения режимов резания, механической обработки детали и составлении программы для изготовления детали на токарном станке с ЧПУ 16Б16Т1. Составление последовательности переходов с назначением режущих инструментов.
лабораторная работа [413,8 K], добавлен 07.06.2011Анализ технического состояния и пригодности зубчатого колеса. Расчет режимов восстановления, механической обработки и нормирование операций. Заваривание шпоночного паза и автоматическая наплавка поверхности под слоем флюса. Токарно-винторезные операции.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 09.04.2014Выбор типа заготовки для втулки. Назначение и оценка экономической эффективности вариантов технологических маршрутов обработки поверхности детали. Расчет промежуточных и общих припусков. Определение рациональных режимов резания и технических норм времени.
курсовая работа [111,6 K], добавлен 29.05.2012Расчет приспособления для обработки деталей на точность, размерных цепей. Точность замыкающего звена размерной цепи. Допуск соосности осей отверстия и наружной поверхности. Общая погрешность обработки, расположения приспособления на станке и их расчет.
курс лекций [8,9 M], добавлен 01.05.2009Электропривод с двигателем постоянного тока с независимым возбуждением. Построение в MatLab релейной схемы управления двигателем, регулирование по скорости. Сравнительный анализ разработанных систем управления станка с числовым программным управлением.
курсовая работа [732,0 K], добавлен 08.07.2012Выбор и обоснование технологической операции получения детали. Технологические операции, выполняемые на станке. Требования к качеству обработанной поверхности, факторы, влияющие на качество обработки. Последовательность наладки и настройки станка.
курсовая работа [270,1 K], добавлен 19.05.2015Схема механической обработки поверхности заготовки на круглошлифовальных станках. Схема нарезания резьбы резьбовым резцом. Обработка поверхностей заготовок деталей с периодически повторяющимся профилем. Физическая сущность обработки металлов давлением.
курсовая работа [415,9 K], добавлен 05.04.2015
